(57)【要約】【課題】マルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と低温変態促進による母材強度の向上とを図って安定した特性を有する高強度ＰＣ鋼棒を提供する。【解決手段】パーライト組織からなり、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内である圧延鋼からなる高強度ＰＣ鋼棒および高強度ＰＣ鋼棒の製造方法。【選択図】図１
2010255035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パーライト組織からなり、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内である圧延鋼からなることを特徴とする高強度ＰＣ鋼棒。
【請求項２】
パーライト組織からなり、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内である圧延鋼を用いて製造されることを特徴とする高強度ＰＣ鋼棒の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁床版横締め、タンク鉛直締め、グランドアンカー（法面補強）、プレキャスト部材用吊り具等のコンクリート構造物に適用される高強度ＰＣ（プレストレスコンクリート）鋼棒および高強度ＰＣ鋼棒の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高強度ＰＣ鋼棒は、鋼棒圧延工程で熱間圧延鋼棒母材を直接熱処理することにより所定の強度を得てから、ストレッチ・ブルーイング工程で予荷重を付与し、その後の切断工程で所定の長さに切断することで製造される。
【０００３】
このような高強度ＰＣ鋼棒を作製する製造装置として、図５に示すように、冷却台１０１と、冷却台１０１の上方に設置された冷媒噴射装置１０２と、を備えた製造装置１００がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、上記製造装置１００を用いて作製される高強度ＰＣ鋼棒として、熱間圧延後の等速冷却を、当該鋼棒のＣＣＴ曲線のパーライト変態開始線に接する臨界温度をＴＣとして、ＴＣ〜ＴＣ＋４０℃の温度範囲内でパーライト変態を開始させる。このとき、変態中の最高温度をＴＣ＋８０℃以下に抑えるようにしたものがある（例えば、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１−２３４５２７号公報
【特許文献２】特開昭６１−２６７３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高強度ＰＣ鋼棒を作製するにあたり、冷却速度を大きくし、低温でパーライト変態させることによりパーライト組織中の層状セメンタイト間隔（ラメラー間隔）は小さくなって硬さや強さが上昇する。しかし、冷却速度がパーライト変態の臨界冷却速度より大きくなるとマルテンサイトが析出する。
【０００７】
ところが、上記特許文献１に開示された製造装置１００によって作製された高強度ＰＣ鋼棒および上記特許文献２に開示された高強度ＰＣ鋼棒は、冷媒との接触時間を延長し、冷却速度を大きくすることにより強度の上昇を図ることができるが、母材の温度のばらつきのために局所的に臨界冷却速度を上回る部分が出現し、部分的なマルテンサイト、所謂スポットマルテンサイトの生成のリスクが増大していた。すなわち、冷却速度増による高強度化には限界が存在した。
【０００８】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、比較的、焼入れ性の低い組成を選択することによりマルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と、低温変態による母材強度の向上を図って安定した特性を有する高強度ＰＣ鋼棒および高強度ＰＣ鋼棒の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決することができる本発明に係る高強度ＰＣ鋼棒は、パーライト組織からなり、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態曲線におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内であることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された高強度ＰＣ鋼棒によれば、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内である圧延鋼を用いることで、マルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と低温変態促進による母材強度の向上とを図って安定した特性を有する高強度ＰＣ鋼棒を得ることができる。
【００１１】
また、上記課題を解決することができる本発明に係る高強度ＰＣ鋼棒の製造方法は、パーライト組織からなり、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有する圧延鋼を用いて製造されることを特徴としている。
【００１２】
このように構成された高強度ＰＣ鋼棒の製造方法によれば、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内である圧延鋼を用いることで、マルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と低温変態促進による母材強度の向上とを図って安定した特性を有する高強度ＰＣ鋼棒を製造することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明に係る高強度ＰＣ鋼棒および高強度ＰＣ鋼棒の製造方法によれば、マルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と低温変態促進による母材強度の向上を図って安定した特性を有する高強度ＰＣ鋼棒および高強度ＰＣ鋼棒の製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係る高強度ＰＣ鋼棒の製造方法を適用したＰＣ鋼棒製造装置の側面図である。
【図２】本発明に係る引張強さ試験の結果を示すグラフである。
【図３】本発明に係る恒温変態曲線を示すグラフである。
【図４】図３に対する恒温変態曲線の比較例を示すグラフである。
【図５】従来のＰＣ鋼棒製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図を参照して本発明の好適な実施形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明に係る高強度ＰＣ鋼棒の一実施形態を示すもので、図１は高強度ＰＣ鋼棒の製造方法を適用したＰＣ鋼棒製造装置の側面図である。
【００１７】
本発明の一実施形態である高強度ＰＣ鋼棒は、質量％において、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２を含有する圧延鋼を用いる。
【００１８】
次に、図１を参照してＰＣ鋼棒製造装置について説明する。なお、図１はＰＣ鋼棒製造装置における熱間圧延後の冷却部を主として示している。
【００１９】
図１に示すように、ＰＣ鋼棒製造装置１０は、移送用コンベヤ１１を有する冷却台１２と、この冷却台１２に向けて空気、空気・水ミスト、スプレイ等の冷媒を噴射する冷媒噴射機構１３と、から構成される。
【００２０】
移送用コンベヤ１１は、回転軸が水平な両端の回転体１４，１５に無端状の搬送チェーン１６を架け渡している。また、この搬送チェーン１６の表面に複数の押し爪１７を所定の間隔に立設している。移送用コンベヤ１１は、複数本が並列に平行に設置される。なお、搬送チェーン１６は、チェーンによって構成しているが、チェーンに代えてベルト状のものやワイヤロープ等も使用することができる。
【００２１】
移送用コンベヤ１１には、不図示の回転用コンベヤが組み付けられている。回転用コンベヤは、移送用コンベヤ１１と同様に、回転軸が水平な両端の回転体に無端状の搬送チェーンを架け渡している。回転用コンベヤは、隣り合う移送用コンベヤ１１の間にそれぞれ配置されている。
【００２２】
回転用コンベヤの上面側の走行間と移送用コンベヤ１１の上面側の走行間とは、互に平行に設けられている。また、回転用コンベヤの上面側の走行面が移送用コンベヤ１１の上面側の走行面よりも上方に位置するように設けられている。また、移送用コンベヤ１１の押し爪１７の先端は、回転用コンベヤの走行面よりも上方に突出している。
【００２３】
回転用コンベヤと移送用コンベヤ１１とは同一回転方向に回転しており、移送用コンベヤ１１の走行線は熱間圧延鋼棒母材１の軸心に対して直交するように設けられている。また、回転用コンベヤの走行線は熱間圧延鋼棒母材１の軸心に対して数度〜数１０度の角度を有するように設けられている。
【００２４】
回転用コンベヤと移送用コンベヤ１１とは、搬送方向上流側が低く、搬送方向下流側が高くなるように設置されている。そのため、冷却台１２の傾斜角を数度〜数１０度に設定している。なお、冷却台１２は水平であっても、逆に上流側が下流側よりも高くなるようにしてもよい。
【００２５】
冷却台１２の上流側には、不図示の供給ローラが設置されている。この供給ローラによって熱間圧延鋼棒母材１が移送用コンベヤ１１の上流位置において、移送用コンベヤ１１に直交する方向に長手方向を配置されて供給される。
【００２６】
また、冷却台１２の上流側には、供給ローラによって熱間圧延された熱間圧延鋼棒母材１を移送用コンベヤ１１の上流端に供給するための不図示のけり出し機構を設けている。熱間圧延鋼棒母材１は、このけり出し機構によって移送用コンベヤ１１の上流端部に押し出されてから、移送用コンベヤ１１の押し爪１７に押圧されながら上流側から下流側へ向けて移送される。
【００２７】
このとき、熱間圧延鋼棒母材１は、移送用コンベヤ１１よりも走行面が上方に位置する回転用コンベヤの走行面に接している。このため、回転用コンベヤの走行によって回転力を与えられて自転する。熱間圧延鋼棒母材１が自転する速度は回転用コンベヤの走行速度を変更させることによって適宜変更することができる。
【００２８】
また、回転用コンベヤの走行線は熱間圧延鋼棒母材１の軸心に対して傾斜している。このため、熱間圧延鋼棒母材１は自転しながら熱間圧延鋼棒母材１の軸心方向に移動する。したがって、熱間圧延鋼棒母材１は、回転用コンベヤおよび移送用コンベヤ１１の押し爪１７との接触点が軸心方向と周方向のいずれの方向にも常時移動しながら、冷却台１２の上流側から下流側に向けて移送される。
【００２９】
そして、熱間圧延鋼棒母材１の移送中に冷媒噴射機構１３から冷媒が熱間圧延鋼棒母材１に向けて噴射されることで、熱間圧延鋼棒母材１を全長に亘って均一に冷却する。冷却された熱間圧延鋼棒母材１は、冷却台１２の下流端まで移送されて高強度ＰＣ鋼棒２に製造され、冷却台１２の下流端に設置した不図示の搬出ローラによって搬出される。
【００３０】
次に、移送中の熱間圧延鋼棒母材１の温度変動について説明する。
図１中に一点鎖線で示すように、９００℃で搬入された熱間圧延鋼棒母材１には、冷媒噴射機構１３から冷媒が噴射され、低温変態の促進が図られる。これにより、搬送方向上流側の位置Ａ１で、６８０℃の変態前温度最下限値に達する。
【００３１】
その後、パーライト変態に伴う復熱が認められ、これにより上流端と下流端との中間の位置Ａ２で、７３０℃に達する。
【００３２】
そして、下流端に向けて移送を続ける熱間圧延鋼棒母材１の温度は漸次低下していく。ここでは、冷媒の噴射により変態発熱の抑制を図ることができる。そして、変態が完了した熱間圧延鋼棒母材１は、５００℃に冷却された高強度ＰＣ鋼棒２に製造されて搬出される。
【００３３】
以上説明したように、本発明の一実施形態に係る高強度ＰＣ鋼棒およびその製造方法によれば、Ｃ：０．６３〜０．６５、Ｓｉ：２．１〜２．３、Ｍｎ：０．５〜０．６、Ｃｒ：１．１〜１．３、Ｖ：０．０５〜０．１０、Ｃｏ：０．１〜０．２の質量％を含有し、恒温変態曲線におけるパーライト変態のノーズが１０秒以内である圧延鋼を用いた。これにより、マルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と低温変態促進による母材強度の向上とを図って安定した特性を有する高強度ＰＣ鋼棒を得ることができる。
【実施例】
【００３４】
次に、本発明に係る高強度ＰＣ鋼棒および高強度ＰＣ鋼棒の製造方法の作用効果を確認するために行った実施例について説明する。
【００３５】
実施例には、以下の６種の比較例を適用した。比較例の各成分を表１に示す。
比較例は、Ｃ：０．７〜０．７４、Ｓｉ：０．６５〜０．９５、Ｍｎ：１．１〜１．３５、Ｃｒ：０．６５〜０．９５の質量％を含有する圧延鋼である。
【００３６】
【表１】
2010255035.tif 000003
【００３７】
[温度変動測定]
先ず、比較例における移送中の熱間圧延鋼棒母材の温度変動について調べた。
【００３８】
図１中に二点鎖線で示すように、９００℃で搬入された熱間圧延鋼棒母材１は、位置Ｂ１で、６５０℃の変態前温度最下限値に達し、位置Ｂ２で、７００℃に達する。そして、下流端に近づくのに従って温度が漸次低下していく。
【００３９】
[引張強さ試験]
次に、引張強さについて、冷却条件を変更して引張強さ試験を行った。引張強さ試験では、冷媒噴射機構１３による冷却を実施した熱間圧延鋼棒母材１、比較例の熱間圧延鋼棒母材、冷媒噴射機構１３による冷却を実施しなかった空冷の熱間圧延鋼棒母材、について調べた。試験結果を図２に示す。なお、図２では、空冷を△印で、冷媒噴射機構１３によるミスト冷却を◇印でそれぞれ示す。比較例の熱間圧延棒鋼母材は、○印で示す。
【００４０】
図２により明らかなように、比較例と比べて、冷却噴射機構１３による冷却を実施した実施例は約５０Ｎ／ｍｍ２高い引張強度を示した。また、空冷の熱間圧延鋼棒母材１と比べて約２０Ｎ／ｍｍ２高い引張強度を示しており、低温変態促進による強度向上効果が確認された。
【００４１】
[恒温変態曲線からの変態の推定]
次に、比較例を用いて、恒温変態曲線（ＴＴＴ線図）からの変態の推定を行った。実施例の恒温変態曲線を図３に、比較例の恒温変態曲線を図４にそれぞれ示す。
【００４２】
図３および図４により明らかなように、実施例のパーライト変態開始線は高温短時間側にある。そのため、焼入れ性が低い。また、パーライト変態は冷却中に短時間で完了してしまうためにマルテンサイト生成リスクが低いことが確認できた。
【００４３】
このように、高強度ＰＣ鋼棒２の製造にあたり、マルテンサイト生成のリスクを回避しつつ、合金元素による固溶強化と熱間圧延鋼棒母材１の強度向上とを図ることができた。また、低温変態プロセスとの組み合わせにより、さらなる高強度化を達成することができた。
【００４４】
尚、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良等が自在である。その他、上述した実施形態における各構成要素の材質、形状、寸法、数値、形態、数、配置場所、等は本発明を達成できるものであれば任意であり、限定されない。
【符号の説明】
【００４５】
１    熱間圧延鋼棒母材
２    高強度ＰＣ鋼棒
１０    ＰＣ鋼棒製造装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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